區塊鏈相關概念解析

原標題：區塊鏈相關概念解析

【區塊鏈】一系列資料塊（即區塊）連線而成的鏈條，連線的方式是：其中第N+1個區塊中，包含第N個區塊的雜湊值。而且這樣的資料塊的鏈條，同時被分佈廣泛、數量巨大的伺服器節點所儲存和維護，每個伺服器節點都擁有一份區塊鏈的完整拷貝（即區塊鏈資料的儲存是高度冗餘的）。

【雜湊值】雜湊值又叫“數字指紋”，無論多大的資料，經過一番計算後，都可以得到一個固定長度（例如256位元）的雜湊值；資料的內容不同，雜湊值必然不同，就像人和人不會有相同的指紋。

【去中心化（伺服器）系統】數量巨大的伺服器節點彼此平等，靠某種事先達成的協議來保證大家擁有資料是完全相同的拷貝，它們就構成了一個去中心化系統。而在一箇中心化系統中，某個中心節點擁有更高的權力，它負責更新資料，所有其它節點從它那裡獲得更新後的資料。

【雜湊碰撞】計算雜湊值的過程是不可逆的，預先給定一個值，如果請你構造出一段資料，希望它的雜湊值正好是這個給定值，那麼就算你拿最強大的計算機算到天荒地老，也構造不出來。哪怕退一步，只要求你構造一段資料讓它的雜湊值小於給定值，都需要算很久很久。而且這個構造過程沒有任何巧妙的演算法可以利用，只能傻傻地去嘗試所有可能的資料。這是一個“瞎貓撞到死耗子”的過程，因此被叫做雜湊碰撞。

【工作量證明】區塊鏈上的區塊，除了包含上一個區塊的雜湊值（數字指紋）之外，還至少要包括一串無意義的數字，它被稱為nonce。改變nonce的值，就可以改變本區塊的雜湊值。伺服器節點嘗試不同nonce的值，碰撞出一個足夠小的雜湊值，這個過程被稱為工作量證明。雜湊值有多小，就證明你大致嘗試過多少個不同nonce。

【共識協議】維護同一個區塊鏈的伺服器數量眾多，要維護資料的一致性，它們就必須在“誰來決定下一個區塊內容”這一問題上達成共識。目前所廣泛採用的共識協議是，誰先給自己的區塊找到足夠小的雜湊值來完成工作量證明，誰的區塊就是下一個區塊。

【孤塊】由於伺服器的數量太多了，彼此通訊的延遲有大有小，有時候會產生區塊鏈的分叉，比如說甲、乙兩臺伺服器幾乎同時找到了工作量證明，那麼會導致有的伺服器把甲的區塊追加到自己所儲存的區塊鏈上，其它則追加乙的。這個時候，區塊鏈就出現了甲乙兩個分支，在兩個分支上都有伺服器在持續追加塊。為了解決這個問題，共識協議約定，以最長的鏈為準，即經過一段時間之後，如果在甲分支上追加了的區塊的數量大於乙分支，就以甲為準，這個時候乙分支上的塊，就成為了孤塊，不被系統所承認。

【51%攻擊】“以最長鏈為準”，其合理性在於，最長鏈上累計的雜湊碰撞的工作量最大，相當於伺服器之間用雜湊碰撞的算力來進行投票，投票選出的鏈，必然是最長鏈。只要系統中作惡的壞節點的算力不超過50%，它們就無法累積出最長鏈。但反過來講，如果有51%的節點都是壞節點，它們聯合起來，能任意決定區塊中的內容，破壞整個系統，這就是51%攻擊。

【確認數】某一筆交易被加入區塊鏈的某個區塊中，稱為得到了一次確認。這個區塊之後，區塊鏈每被追加一個區塊，就增加了一次確認。確認的數量越多，這筆交易所在的塊成為孤塊的可能性就越低。

【非對稱加密】使用者生成一對公私金鑰，用公鑰加密的資料，只能用私鑰才能解密；用私鑰加密的資料，用公鑰才能解密。使用者把自己的公鑰公之於眾，想給他傳送祕密資訊的人，只需用公鑰把資訊加密，就不怕資訊傳遞過程中被竊聽。私鑰必須嚴格保護起來，不得洩漏。

【數字簽名】我希望對外發佈一個檔案，怎樣避免這個檔案在傳輸中被篡改？只需把檔案的雜湊值用私鑰加密，和檔案一起對外發布即可。接受者用公鑰解密，得到了正確的雜湊值，就證明檔案的確是我所釋出的，因為，一、檔案一旦改變，雜湊值就會變；二、天下只有我擁有私鑰。這個被私鑰加密的雜湊值，稱為數字簽名。

【比特幣】與區塊鏈一同誕生的現金記賬系統，區塊鏈的第一個應用。它的區塊中的內容，簡單但不準確地說，就是一些這樣的記錄：“我是公鑰為X的賬戶，我把我擁有的Y個比特幣，轉給公鑰為Z的賬戶”，以及用X對應的私鑰為這條記錄加上的數字簽名。中本聰於2008年發明比特幣，2009年完成比特幣的開原始碼，2010年後逐漸銷聲匿跡。很多人懷疑中本聰是某個匿名團體的筆名。

【錢包】數字貨幣讓人真正擁有了財富，只要你儲存好私鑰，任何暴力機關都無法剝奪你擁有的幣。但是，一旦丟失了私鑰，你就丟失了這個私鑰所對應的所有幣，而且無法找回。錢包就是幫助你儲存私鑰的工具，它可以是軟體app，也可以是專門的硬體裝置。當你需要給其它人支付數字貨幣時，錢包幫助你生成支付的記錄、對應的數字簽名，它還幫你把這些資訊廣播給負責維護區塊鏈的節點們，請他們把這筆交易記錄在區塊中。

【挖礦】挖礦是一種發行數字貨幣的機制，也是對維護區塊鏈的節點們的獎勵機制。節點們需要接受使用者傳送來的交易記錄，驗證其數字簽名，驗證使用者是否真的有他所聲稱的幣，然後把很多的交易記錄打包成一個區塊，最後還得進行雜湊碰撞以獲得工作量證明。它們為系統付出了很多勞動，應該得到獎勵。以比特幣為例，它開始運作時，每當節點為系統追加一個新的區塊（或者說“挖”出了一個新的塊），節點就會“憑空”獲得50個比特幣的獎勵，這些幣是新發行的或者說新“印刷”出來的。之後，每過大約三年半，獎勵就會減半，最終在100多年後會減到0。整個過程中，總共將發行2100個比特幣。挖出新塊、得到獎勵的過程，被形象地稱為挖礦。

【礦池和礦工】挖到新區塊的關鍵在於能不能以很高的並行度來進行雜湊碰撞，於是有些伺服器節點把雜湊碰撞的工作“外包”給專門的礦工，自己只負責“接受交易、驗證交易、打包交易”這三項任務，這樣的伺服器就是礦池。礦工專門負責雜湊碰撞，一旦礦池挖到了新塊，不論這個塊究竟是哪個礦工找到工作量證明的，一律和所有的合作礦工按算力大小成比例地分享新塊的收益。

【礦場】個人礦工用電腦、手機等裝置來進行雜湊碰撞，效率很差。為了利用規模效益提升效率，在一些電力廉價的地區，有人投資興建起了專門的礦場，利用專門定製的硬體裝置來進行雜湊碰撞，並且聘請專門的工程師來管理眾多的裝置。

【智慧合約】智慧合約類似於資料庫中的trigger（觸發器），即特定事件出現的時候，自動執行的程式碼塊。通俗地講，它使得“錢自己會動”。比如說：老公賬目上的錢如果超過一定限額，多出來的錢就會流到老婆賬目上；公司的員工向某慈善組織捐一定數目的錢，公司會自動捐同樣數額的錢。

【Token】這個詞很難翻譯，有人把它翻譯成“代幣”，感覺不是很全面，所以還是保留英文原文。它是某種資源、資產、股份在區塊鏈上的表示。籠統地講一下它的具體實現方法：資源、資產、股份的擁有者，使用自己的金鑰為一些資料片段加上簽名，這些資料片段就變成了Token，藉助智慧合約，Token可以被拆分成很多份，分配給很多個賬戶，以及在賬戶之間流動。

【ICO（Initial Coin Offering）】一家公司準備新創一種區塊鏈來改變世界，但它沒有錢，於是就號召大家給它捐助數字貨幣如比特幣，以太幣。同時承諾說，這些捐助的幣，將會按比例折換成這個新創鏈上的數字代幣送給大家，等有朝一日這個新鏈真的改變世界了，新創鏈上的幣將暴漲，大家一起發財。

【IFO（Initial Fork Offering）】和ICO很類似，但不是新創一個鏈，而是說：我們是某個數字貨幣社群裡的使用者，我們覺得它不好，現在要分叉這個幣、分裂它的社群了！我們分叉很辛苦，因此分叉後的鏈上，會憑空給我們記錄一大筆數字貨幣的收益。請大家支援我們，支援的方式就是拿比特幣，以太幣這些硬通貨來交換我們手頭憑空多出來的收益。

【IMO（Initial Miner Offering）】和ICO很類似，但不是號召大家來換這個新鏈上的代幣，而是號召大家來買這個新鏈上專用的礦機。大家用礦機挖代幣，等代幣暴漲，大家就發財了。

【去中心化自治組織】簡稱DAO（Decentralized Autonomous Organization）。試想，如果在一個組織中，貨幣、資源、資產、股份都變成了區塊鏈上的Token，被鏈上的智慧合約所管理，那麼這個組織就可以不依賴於任何中心化的管理機構來運轉。這個區塊鏈的底層原始碼即為這個組織的法律，冰冷的機器嚴格無誤地執行法律和合約，實現徹底的法制。

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